并联电阻范文

时间:2023-03-14 14:37:58

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并联电阻

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关键词 10 kV配电网;接地;消弧线圈;并联电阻

中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)20-0089-01

随着我国社会主义市场经济的飞速发展,人民日常生活和工业生产中对于电的依赖程度越来越高了。作为电力系统中直接与用户相连的基础设备,配电网的安全稳定运作会直接影响到供电企业的声誉。10 kV配电网的供电范围极广,用户非常之多,影响范围也比较明显,在整个供电网络中起着极为重要的作用。据分析统计,电网中出现的事故有90%都是配电网的事故,其中接地方式引发的事故更是占了绝大多数,所以,我国的10 kV配电网必须采用合适的接地选线技术加强安全管理,减低故障发生几率,尽量避免安全事故的发生。

1 10 kV配电网接地选线装置原理介绍

根据实际应用状况的不同之处,常用的接地选线装置的使用原理和应用方式包括下列几种。

零序电流绝对值整定原理,该原理主要利用的是线路中零序电流I0的绝对值和整定值,比较后选择合适的线路。该原理比较容易受到系统具体运行方式、线路的规格等条件的影响,容易发生误选漏选的状况,不适合实际应用。

有功分量法,判断接地线路的故障可以将电阻和消弧线圈串联起来,电阻中产生有功分量,但是没有故障的线路中并不会出现有功分量,进而能够有效区分接地故障线路和正常运行线路。但是该原理对于接地电阻较高的线路使用效果有限,基本上无法判别。

残流增量法,系统发生了单相接地故障以后,装置会将各个线路的零序电流有效采集下来,稍微改变线圈的电感值,就可以再采集一组零序电流,从两组数值便可以求出各个线路零序电流的变化量,变化最大的就是接地线路。同样的,对于电阻较高的接地问题并不能很好的判断。

零序导纳法接地选线装置,其工作原理是通过发生故障前后,线路中零序导纳的具体变化判别接地故障。但是花费时间较长,对于高阻接地的线路判别比较困难。

为了保证电网供电的安全可靠和用电客户的人身安全,可以采用综合消弧线圈和电阻接地两种方法的优点,构建出一种消弧线圈并联电阻接地选线及输,应用到10 kV配电网中。

2 消弧线圈并联电阻接地选线技术

1)消弧线圈并联电阻接地方式概述。

消弧线圈并联电阻的接地方式中器件组成包括:自动调谐消弧线圈、可调节大小的电阻器、控制器以及相关检测元件。如图1所示电路图,T表示的是Z型的变压器,接地并为系统提供中性点,L表示消弧线圈,用于为电网电容电流提供补偿,C表示的是可调节电容器,主要用于调节L的电感值,Rn表示可调节的电阻器,帮助抑制过电压,进行接地选线,PT0和CT0表示中性点的电压电流互感器,PT表示的是母线电压互感器,CT1、CT2、CT3、...、CTn表示的是线路中的零序电流互感器。

图1 消弧线圈并联电阻接地方式组成

2)消弧线圈并联电阻接地方式原理。

当10 kV配电网正常运作的过程中,控制器主要测量的是中性点位移电压和经过消弧线圈的电流,调节电感可以获得不同的电压电流值,联立方程便可求出该回路中的电网电容电流。

若是线路中出现了单相故障,而且零序电压超出了整定值,那么控制器便会按照事先设定好的调节值进入补偿状态。刚开始,并没有接到并联电阻中,而是充分发挥出消弧线圈的作用,瞬时间提升故障恢复几率。若是经过一段时间,故障仍然存在,那么就可以将并联电阻接入,有效消除由于谐振导致的虚幻接地问题。这时若是仍然有零序电压,那么可以判断电网中出现了永久性的接地故障,则要通过电阻的投切进行故障选线。

3)单相接地故障分析。

并联电阻的作用是为了抑制过电压的产生并提供有效的有功电流信息。选择并联电阻的数值要保证不产生过大故障电流的同时提供更多的信息,能够在一定范围内选择更加准确的故障线路。

对于10 kV配电网来说,最高电压可以达到12 kV,若是发生了单相接地故障时,中性点的位移电压将会变为6.9 kV,计算可得并联电阻应取的具体阻值为600 Ω,就能够充分满足故障电流的实际要求。通过实际实验分析,发现600 Ω的并联电阻能够保证故障线路中零序电流的有功分量能够超过非故障线路中的分量,即便过渡电阻极高,也能充分满足实际的测量要求。所以,对于单相接地故障选线来说,判断依据为:零序电流中的有功分量最大而且和零序电压相反的线路就是故障线路;零序电流有功增量为最大正值的线路就是故障线路。

另外,为了进行故障定位,线路中还要设置能够监测电压和电流的传感器、故障指示器等元件。

4)消弧线圈并联电阻接地方式的应用。

消弧线圈并联电阻接地方式通常被应用在架空配电网络中,并联电阻值可以取定为600Ω。根据实际电网的规模可以选取合适的方案:

针对电容电流大小被控制在10-100A的配电网络中,可以参考规划值选取合适的容量和调节范围;

针对电容电流大小被控制在10A以下的配电网络中,消弧线圈多采用10A或15A两档的可调节形式,当运行中的实际电流在5A以下时,拨到10A的消弧线圈工作档位,实际电流在5-10A范围内,则拨到15A的消弧线圈工作档位;

针对超过100A的配电网,则可以采用可调节消弧线圈并固定电抗的组合形式,其中固定电抗的具体大小可以参考电网的运行方式确定。

3 结束语

将消弧线圈并联电阻接地选线技术应用到10 kV配电网络中以后,取得了很好的故障排除效果,适合进一步研究推广。

参考文献

[1]周浩,张俊杰,袁海,等.10 kV配电网并联电阻接地选线技术研究[J].电工技术杂志,2003(11):56-58,65.

[2]陈维江,蔡国雄,蔡雅萍,等.10 kV配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地方式[J].电网技术,2004(24):56-60.

[3]陈维江,蔡国雄,蔡雅萍,等.10 kV配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地方式[A].中国电机工程学会.全国电网中性点接地方式与接地技术研讨会论文集[C].中国电机工程学会,

2005(05).

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【关键词】电力电容器;联接方式;双星形

引言

近年来,盐城供电公司不断新建、改建、扩建变电所和输电线路。目前,由盐城供电公司变电检修室电气试验班负责日常修试工作的110kV和35kV电压等级变电所内普遍安装了用于无功补偿的10kV或20kV高压并联电容器组或集合式电容器。

1高压并联电容器组主接线及运行维护

1.1高压并联电容器组一次主接线

在电力系统中,高压并联电容器组的联接方式主要有两种:星形联接和三角形联接。星形联接方式又分为单星形联接和双星形联接。变电所用于无功补偿的10kV或20kV高压并联电容器组一次主接线如图1所示。

图1 高压并联电容器组一次主接线

正常运行时,放电线圈并联于三相之间,工作在交流电压下,呈一很高的励磁阻抗,电容器组被断开后,放电线圈起直流衰减放电作用;串联电抗器起限制电容器的合闸涌流和抑制谐波电压作用;电容器组主刀闸和接地刀闸采用联动方式,即电容器组刀闸合则接地刀闸自动分,而电容器组刀闸分则接地刀闸自动合。

1.2 高压并联电容器组运行维护工作分析

高压并联电容器组运行维护工作必须综合考虑电容器组的容量、电容器额定电压和系统电压、电容器组接线方式和分组情况、电网的接地方式和保护方式等多方面因素。笔者结合自身工作经验总结高压并联电容器组运行维护工作中需注意以下七点:

(1)正常运行中,电容器分闸后至再次合闸的时间间隔不得少于5分钟,以便充分放电。

(2)单台电容器电容值偏差不超出额定值的-5%~10%范围;电容器组中各相电容的最大值和最小值之比不应超过1.08。

(3)补偿后的功率因数,一般不宜大于0.95,更不宜将无功向变压器的初级倒送。

(4)高压并联电容器组的联接和分组需根据电容器的用途和电网情况而定。对于集中补偿的电容器组为适应负荷和电压的变化,电容器组宜接在母线上,并按需要适当分组。

(5)高压并联电容器组为限制合闸涌流和抑制谐波电压,一般都串入串联电抗器配合使用。此时应考虑到容升效应,选用额定电压和允许最高运行电压较高的电容器。

(6)母线停电操作时,应先停电容器组,后停线路;母线送电操作时,应先送线路,再根据系统电压情况决定是否投送电容器组。

(7)电容器组停电检修时,应将电容器组放电接地,放电时先通过大电阻接地,再直接接地。电容器组检修前必须对每只电容器逐一充分放电。

2 不同联接方式下的高压并联电容器组

2.1 三角形接线方式下的高压并联电容器组

高压并联电容器组三角形联接方式,由于电容器组承受电网的线电压,可获得最大的补偿效果。因为采用三角形接法时,电容器组所受电压为电网的线电压,其值为相电压的 倍。而无功出力与电容器承受电压的平方成正比,即 ,故电容器组容量一定时,三角形联接的无功出力是星形联接的3倍。

但是,电容器组三角形联接下当某相电容器发生单相短路时,注入故障点的电流非常大,不仅有故障相电容的发电电流,还有其他两相电容的发电电流和系统的短路电流,这些电流叠加在一起会超过电容器额定电流的很多倍,容易引起电容器油箱爆炸,导致事故扩大。所以,从技术和安全方面分析,高压并联电容器组一般不采用三角形联接方式。

2.2 星形接线方式下的高压并联电容器组

高压并联电容器组呈星形联接时,电容器极板间承受电网的相电压,其值为线电压的 ,所以星形联接的电容器补偿效果仅为三角形联接的1/3。单只电容器绝缘承受的电压较低,当电容器组中有一台电容器因故障击穿短路时,由于其余两健全相的阻抗限制,故障电流将减小到一定范围,使故障影响减轻。星形联接下的电容器组当电容器发生单相短路时,短路相电流为未短路两相电流的矢量和,其值最大也不会超过额定电流的3倍。故从安全角度考虑,采用星形接法比三角形接法更安全可靠。

近年来,新建变电所或变电所电容器组技术改造时普遍采用双星形联接方式。双星形联接方式是将电容器组平均分为两个电容量相等或相近的单星形接线电容器组,并联到电网母线上,两组电容器的中性点之间经过一台低变比的电流互感器连接起来,通过中性点不平衡电流保护电容器组。

3 电容器组典型案例

盐城110kV城中变电站共有4组电容器,3号电容器组配置为双星形接线方式,每相均由两串四并共8只电容器组成,双层式布置,整组共24只。2012年8月22日,10kV 3号电容器153开关不平衡保护动作,无熔丝爆断现象。检修人员对该组内每一只电容器进行检查发现,C2-1电容器已经损坏。

正常情况下,只需更换C2-1电容器并完成交接试验即可,但当时仓库内并无此类电力电容器备品,运维检修部决定临时降低电容器补偿容量,退出损坏的电容器,继电保护重新设定整定值。

电容器组单星形与双星形联接方式在这种情况下的检修方式有所不同。单星形联接方式采用开口三角形压差保护,在中性点采集不平衡电压,因此如果某相需退出一只电容器,其余两相也必须各退出一只相等或相近容量的电容器;双星形联接采用中性点不平衡电流保护,从两个星形的中性点间采集不平衡电流,因此如果某相需退出一只电容器,同一相的另一个星形上必须退出一只相等或相近容量的电容器,其余两相的两个星形上也各退出一只相等或相近容量的电容器,一共需退出6只电容器,而单星形联接方式下只需退出3只。

4 结论

本文总结了不同联接方式下的高压并联电容器组运行及检修工艺,并以实际案例对双星形联接方式下的高压并联电容器组进行了详细分析。

笔者认为,导致电容器熔丝爆断或电容器故障的原因主要有三点:(1)熔丝的开断性能不良。(2)熔丝的额定电流选择太小。(3)谐波的影响。

运行及检修单位定期巡视和检修高压并联电容器组时可按以下三点来防止故障现象的发生:

(1)加强对电容器的外观检查和在线监测,避免电容器带伤运行。

(2)选择性能好的熔丝。正确选择熔丝与电容器的额定电流比值,一般取1.7~1.8倍电容器的额定电流。

(3)正确选择串联电抗器,避免高次谐波产生谐振。

参考文献:

[1]江苏省电力公司企业标准Q/GDW-10-J206-2010 输变电设备交接和状态检修试验规程

[2]陈天翔 王寅仲 海世杰. 电气试验 第二版.北京:中国电力出版社,2008

[3]GB 50227-1995.并联电容器的设计规程

[4]刘万琨等. 风能与风力发电技术[M]. 北京:化学工业出版社,2007

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一、弹簧的串、并联

1.串联

如图1,由各弹簧所受外力相等得F=F1=F2①,由总伸长量x=x1+x2得Fk=F1k1+F2k2②,由①②得1k=1k1+1k2,即k=k1k2k1+k2,所以,弹簧串联后的劲度系数减小,且串联的弹簧越多,劲度系数越小。

图1

2.并联

图2

如图2,由各弹簧伸长量相等可得x=x1=x2①,由所受外力F=F1+F2得kx=k1x1+k2x2②,由①②得k=k1+k2,所以,弹簧并联后的劲度系数增大,且并联的弹簧越多,劲度系数越大。

二、电阻的串、并联

1.串联

图3

如图3,由通过各电阻的电流相等得I=I1+I2①,由外加电压U=U1+U2得IR=I1R1+I2R2②,由①②得R=R1+R2,所以,电阻串联后总电阻增大,且串联的电阻越多,总电阻越大。

2.并联

图4

如图4,由各电阻两端电压相等得U=U1=U2①,由总电流I=I1+I2得UR=U1R1+U2R2②,由①②得1R=1R1+1R2,即R=R1R2R1+R2,所以,电阻并联后总电阻减小,且并联的电阻越多,总电阻越小。

三、电容器的串、并联

1.串联

图5

如图5,由各电容器的电荷量相等得Q=Q1=Q2①,由外加电压U=U1+U2得QC=Q1C1+Q2C2②,由①②得1C=1C1+1C2,即C=C1C2C1+C2,所以,电容器串联后的电容减小,且串联的电容器越多,电容越小。

2.并联

图6

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电学的中考复习与电路是分不开的,抓住这一条主线展开,横向贯穿于电流、电压、电阻、电能、电功率、电热等电学知识。将其进行整合、形成系统。使学生在备考中将电学知识形成知识网络。在应用中才能信手拈,达到举一反三的地步。

1、各各元件并列联接,有干路和支路之分;有分支点和汇合点之分;有两个或两个以上回路的电路,叫并联电路。

2、并联电路中,各各支路上的用电器相互不影响。每个支路与干路都能构成单独的回路

3、并联电路的干路电流等于各支路的电流之和。I=I1+I2+……+In

4、并联电路的电压处处相等。U=U1=U2=……=Un

5、并联电路具有分流作用,分得的电流与自身阻值成反比。

推导:如图2所示由U1=U2;U=IR得

I1R1=I2R2变形得

6、并联在电路的电阻特点:

(1)并联电路相当于增加导体的横截面积,

总阻值比其中任何一个电阻都小。

(2)并联电路总阻值的倒数等于各各电阻倒数之和。

推导:如图2所示由I=I1+I2+……+In,

U=U1=U2=……=Un,可得

(1)几个相同的电阻并联,总阻值

推导:由R=R1=R2=……=RN=R/, 。

(2)两个电阻并联,总阻值

推导: 。

7、并联电路消耗的总电能等于各部消耗的电能之和。

W=W1+W2+……Wn

推导:如图2所示;由I=I1+I2+……+InU=U1=U2=……=Un

W=UIt可得W=U( I1+I2+……+In)tW=U I1t+U I2t+……+U Int

W=W1+W2+……Wn

8、 并联电路对电能的分配与自身阻值成反比。

推导:如图2所示,由 在相同时间内可得

9、 并联电路消耗的电功率等于各部消耗的电功率之和。

P=P1+P2+……+Pn

推导:如图2所示;由I=I1+I2+……+InU=U1=U2=……=Un

P=UI可得W=U( I1+I2+……+In)W=U I1+U I2+……+U InP=P1+P2+……+Pn

10、并联电路对电功率的分配与自身阻值成反比。

推导:如图2所示,由 可得

11、并联电路消耗的总电热等于各部消耗的电热之和。

Q=Q1+Q2+……Qn

推导:如图2所示;由于在纯电阻电路中消耗的电热等于消耗的电能即Q=W,由Q=W=W1+W2+……WnQ=Q1+Q2+……Qn

12、并联电路对电热的分配与自身阻值成反比。

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考试形式主要还是书面笔试,在复习中离不开做一定数量的练习。做练习(作业、试卷)本身就是学习活动中的一种实践。那么你们知道关于九年级上册物理复习资料内容还有哪些呢?下面是小编为大家准备关于九年级上册物理复习资料,欢迎参阅。

九年级上册物理复习资料章一

(一)电荷

1、用摩擦的方法使物体带电,叫摩擦起电。

2、带电体都具有能吸引轻小物体的性质。

3、被丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷,叫正电荷;被毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷,叫负电荷。

4、同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。

5、电荷量:是指电荷的多少,单位:库仑,简称库,符号C。

6、原子是由原子核和电子组成的,原子核带正电、核外电子带负电。

7、元电荷:最小的电荷叫元电荷,用符号e表示,e=1.6×C.

8、容易导电的物体,叫导体;不容易导电的物体,叫绝缘体;金属导电靠的是自由电子。

9、常见的导体:金属、大地、人体、石墨、酸碱盐的水溶液。

10、常见的绝缘体;橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油。

11、验电器是实验室用来检验物体是否带电的仪器,是根据同种电荷相互排斥的道理制成的。

(二)、电流和电路

1、电流是电荷的定向移动形成的。

2、把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向;在实际电路中,电流的方向总是:电源的正极→用电器→电源负极。

3、电路的基本构成:电源、开关、导线、用电器。

4、电路中产生持续电流的必要条件:(1)电路中必须有电源;(2)电路必须是通路。

5、电路的基本连接方式是串联和并联;电路的三种状态是通路、断路和短路。

(三)、电流的强弱

1、电流的强弱:就是电流的大小,用电流表示,符号是I,单位是安培,单位符号是A。

2、电流表的使用规则:(1)将电流表串联在被测电路中;(2)要求电流正进负出;(3)被测电流不能超过电流表的测量值;(4)绝不允许将电流表直接接在电源的两极上。

四、串、并联电路

1、把电路元件逐个顺次首尾相连组成的电路叫串联电路。

2、串联电路的特点:(1)电流只有一条路径,无干路、支路之分;(2)通过一个用电器的电流,一定通过另一个用电器;(3)用电器之间的工作情况相互影响,通则都通,断则都断;(4)电路中只需一个开关,即可控制整个电路。

3、串联电路中电流的规律:在串联电路中,各处的电流相等。公式:I==

4、把电路元件并列地首首相连、尾尾相连组成的电路叫并联电路。

5、并联电路的特点:(1)电流有两条或两条以上路径,有干路、支路之分;(2)每条支路都可与电源形成一个通路;(3)各支路中的用电器工作情况互不影响,一条支路断开,其他支路仍可工作;(4)干路上的开关控制整个电路,支路上的开关只能控制它所在的该支路。

6、并联电路中电流的规律:在并联电路中,干路中的电流等于各支路中的电流之和。公式:I=+。

九年级上册物理复习资料章二

(一)电压

1、电压

(1)电路中提供电压的装置是电源。

(2)电压的作用是使电路中的自由电荷发生定向移动形成电流。

(3)电压用字母U表示。电压的单位是伏特,简称伏,符号是V。

(4)一节干电池两端的电压是1.5V,一个铅蓄电池的电压是2V,家庭照明电路的电压是220V,对人体的安全电压是不高于36V。

2、电压的测量

(1)电压表是测量导体或电路两端电压仪表,电路中的符号。

(2)电压表的使用规则:①使用前注意观察:接线柱、量程、分度值、校“0”;

②电压表应该并联在被测电路的两端;(否则电流会很大,此时测的是电源电压);

③电压表正接线柱应与靠近电源正极的一端相连,负接线柱应与靠近电源负极的一端相连;(即电流从电压表的“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出,否则指针会反偏);

④不允许被测电路两端的电压超过电压表的测量值。(用较大量程试触,否则指针可能打弯);

⑤读数时看清接线柱(量程)、明确分度值、看清指针位置。

3、串联电池组的电压等于各节电池的电压之和。

4、串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和;并联电路中各支路两端的电压相等。

5、把电压比作水压→类比法。

6、电压表与电流表使用方法的相同点:电流表或电压表的电流都要从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出;被测的电流或电压都不要超过电流表或电压表的测量值。

7、电压表与电流表使用方法的不同点:电流表与被测部分串联,电压表与被测部分并联;电流表不允许直接接到电源的两极上,而电压表能直接接到电源的两极上。

(二)电阻(R)

1、导体对电流碍作用叫电阻,任何导体都有电阻,电阻是导体本身的一种性质。

2、电阻用字母R表示,电阻的国际单位是欧姆,简称欧,符号Ω;常用单位:兆欧(MΩ)、千欧(KΩ);1MΩ=1×KΩ,1KΩ=1×Ω。

3、导体两端的电压相同时,通过导体的电流越小,导体的电阻大,或电压相同时,灯泡越暗,电阻大。(转换法)

4、决定导体电阻大小的因素有材料、长度、横截面积、温度。

5、长度和横截面积相同的不同材料的导体电阻一般不同。

6、材料和横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大。

7、材料和长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大

8、大多数金属的电阻随温度的升高而增大;大多数非金属的电阻随温度的升高而减小。

9、导体的电阻很小,绝缘体的电阻很大;导电能力介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体,如:硅和锗。

10、某些导体在温度很低的情况下电阻就变成了零,这就是超导现象。

(三)、变阻器

1、滑动变阻器能改变电路中的电流、控制某电路两端的电压、分担电压保护电路。

2、滑动变阻器的原理是通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻。

3、滑动变阻器使用规则:?串联在电路中;?不能使通过它的电流超过铭牌上所标的电流;?连接时,所使用的接线柱要“一上一下”。④闭合开关前,滑动变阻器的滑片要置于阻值处。

4、规格的物理意义:“50Ω,1.5A”表示滑动变阻器的阻值变化范围为0——50Ω,允许通过的电流是1.5A。

5、使用口诀:一上一下接线柱,阻值变化观下柱,滑片靠近阻值小,滑片远离阻值大。

6、电阻箱的优点:能显示电阻箱连入电阻大小的变阻器;

7、电阻箱的原理:与滑动变阻器的原理相同;

8、电阻箱的读数方法:每个旋盘所指示的数字乘以相应的倍数的总和。

十七章、欧姆定律安全用电

(一)探究电阻上的电流跟两端电压的关系

1、电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。即R一定时,︰=︰。

2、电压不变时,导体中的电流跟导体的电阻成反比。即电压不变时︰=︰。

3、若电压表、电流表的指针反偏,则是电压表、电流表的正负接线柱反了;

4、若电压表、电流表的指针偏转很小,则电压表、电流表的量程选大了,若电压表、电流表的指针偏转到最右边,则电压表、电流表的量程选小了。

5、无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流都不变,若此时的电流较大,则是滑动变阻器的两个接线柱都接在了金属杆上,若此时的电流很小,则是欢动变阻器的两个接线柱都接在了电阻丝上。

(二)欧姆定律

1、欧姆定律的内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比;数学表达示:I=U/R;

2、使用欧姆定律时应注意同时性和同体性;

3、“同体性”指公式中的I、U、R必须是同一电路或同一电阻或是整个电路的三个物理量;

4、“同时性”是指公式中的I、U、R必须是同一时刻的值;

5、使用公式时I、U、R都必须用国际单位,即,I——安培,U——电压,R——欧姆;

6、I=U/R,变形为U=IR,R=U/I;

7、R=U/I表示一段导体两端的电压跟这段导体中的电流之比等于这个导体的电阻,它是电阻的计算式,不是电阻的决定式。

8、电路计算时应做到“两步三查”。两步是指画图标量(书写已知条件、求解的问题)和列式求解(①写出计算公式,②带数字和单位,③计算出结果)。三查是指查物理公式、查下标、查单位。

9、电阻的串联实际上是增加了电阻的长度,因此串联电阻的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大;

10、串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,公式是R=+;

11、n个阻值相同的电阻串联后的总电阻=nR

12、串联电路中,导体两端的电压与导体电阻成正比,即::=︰

13、电阻的并联实际上是增加了电阻的横截面积,因此并联电路的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。

14、并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。公式是1/R=1/+1/;

15、n个相同的电阻R并联,总电阻=1/n。

16、并联电路中,电流与电阻成反比,即︰=︰。

17、串联、并联电路的电流、电压、电阻关系的口诀:串流并压各相等,串压并流总之和,串联电阻总之和,并联电阻合倒和。

(三)测量小灯泡的电阻

1、伏安法测电阻的实验原理:R=U/I;

2、操作时的注意事项:①电流表、电压表的量程要选择适当;②连接电路时开关应处于断开状态;③闭合开关前,应使滑动变阻器连入电路的电阻;

3、测量的物理量:用电压表测出电压,用电流表测出电流代入公式R=U/I计算出电阻值;

4、滑动变阻器的作用:改变连入电路的阻值,从而改变电流和电压,以达到多测几次的目的。

5、该实验中至少要测三组数据,是为了求电阻的平均值,以减小误差。

6、在该实验中闭合开关时,灯泡不亮,电流表无示数,电压表有明显的示数,则出现的故障是灯泡断路(即灯丝断了、接灯泡的导线断了或接线柱松动、接触不良)。

7、在该实验中移动滑片时,电流表和电压表的示数变化不一致,则是电压表并联在了滑动变阻器的两端。

(四)欧姆定律和安全用电

1、人体的电阻一定,根据欧姆定律,电压越高,通过的电流越大;

2、只有不高于36V的电压才是安全的;

3、不能用湿手触摸电器,或扳开关;

4、断路:由于导线断了、用电器损坏、开关断开或接触不良造成电路中没有电流的现象。

5、短路:电源的两端或用电器两端被导线直接连接起来的电路,发生短路时会烧坏电源或电流表,也有可能发生火灾。

6、雷电产生是带正负电的云层靠近时产生剧烈的放电现象;

篇6

关键词:接地选线、并联电阻、变电站、应用

1、前言:

随着电力系统改革的不断推进和深化,供电可靠性已成为考核供电系统电能质量的重要指标。我国10kV配电网中性点大多采用不接地或经消弧线圈接地方式,允许单相接地后继续运行2小时。在发生单相接地故障后,运行人员采用试拉线路查找接地的方法,这种方法不仅慢,且造成不接地线路的短时间停电,严重影响了供电的可靠性。因此,为提高供电可靠性,减少发生单相接地故障时查找故障设备的时间,南京供电公司在110kV南湖变电站原使用的XHK―II型消弧线圈自动调谐成套装置中首次引进并加装了接地选线功能。

小电流接地系统中性点接地方式和运行特点:

目前,小电流接地系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地、中性点直接接地、中性点经中电阻接地等方式。由于受配网结构所致,我国3~66 kV 配电网主要采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。随着配网的扩大以及电缆线路的不断增加, 系统电容电流也急剧增加, 对发生单相接地故障时电弧不能自动熄灭而引起相间短路或间歇性弧光接地过电压, 应采用中性点经消弧线圈接地方式。

当小电流接地系统发生单相接地时,线电压大小和相位不变且对称,而系统的相间绝缘能够满足线电压运行的要求,所以允许单相接地时系统继续运行不超过2小时。当发生单相接地故障时,非故障相对地电压升高,系统的薄弱环节可能因此击穿,造成短路故障,若故障点产生间歇性电弧,易导至谐振,产生谐振过电压,将对系统设备造成危害。同时,间歇性电弧可能烧坏设备,使故障扩大为相间故障。由于经消弧线圈接地的小电流接地系统发生单相接地时接地残流小,使得故障线路的自动选线准确率很低。运行人员在系统发生单相接地时仍采用传统的试拉线路查找接地的方法。为了提高供电可靠性,迅速而准确地自动选线出接地线路, 及时切除故障, 减少因接地对设备造成的损害,故在110kV南湖变电站原使用的XHK―II型消弧线圈自动调谐成套装置中增加了接地选线功能。

3、XHK-II型消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置中接地选线功能的工作原理及其组成:

为在发生单相接地时自动选线出故障线路,此次在110kV南湖变电站XHK-II型消弧线圈自动调谐装置中增加了接地选线功能。其接线如下图所示。该装置采用在消弧线圈两端并联电阻的方法,即当接地时投切并联电阻,向接地点注入有功分量,使接地线路的电流幅值与相位都有很明显的变化,区别于其它正常线路。

图1 并联电阻接线图

(1)并联中电阻工作原理:

当系统发生单相接地后,对瞬时接地故障,由于流过消弧线圈的电感性电流与流入接地点的电容性电流相位相反,接地弧道中所剩残流很小,对于瞬间接地将自行消失。如果是稳定接地,延时60秒后由计算机控制投入并联电阻(投入时间1秒),产生一定的有功电流,该电流流向接地线路,计算机对所有出线零序电流进行快速同步采样,对采样数据进行处理。由于接地线路和正常线路在并联电阻投入的时间内零序电流信号差异相当显著,选线准确率完成可以达到100%,对高阻接地、金属性接地和母线接地都能够准确识别。该装置在5分钟内只投入一次,如在5分钟内再发生单相接地故障将不再投入。

其选线的工作流程图如下:

图2选线的工作流程图

(2) XHK―II型成套装置接地选线单元组成及功能:

这套装置中接地选线单元主要由接地选线控制器、并联电阻箱两部分组成。

接地选线控制器位于变电站保护室XHK―II型成套装置中,其主要功能是控制并联电阻投入、采集各线路零序电流、准确选出接地线路、显示接地信息并上传接地事件,可将XHK-II型成套装置接地选线单元按其功能划分如下:

图3功能框图

此装置取所在母线电压互感器开口三角的零序电压作为接地启动信号。延时60秒后,单相接地故障仍存在,控制器发投入并联电阻信号至并联电阻箱,电阻投上后,接地选线单元根据各线路零序电流进行选线,并在液晶屏上显示故障线路,同时将信号上传至中心站监控系统,告之运行人员接地线路及母线,运行人员汇报调度并根据调度的命令迅速将故障设备切除。

并联电阻箱与消弧线圈并联接在接地变的中性点上。并联电阻箱主要由控制回路、真空开关、中电阻(132Ω)组成。选线控制器发投入并联电阻信号至控制回路,控制回路立刻合上真空开关,一秒后迅速断开真空开关。

(3)电阻阻值的确定:

小电流接地系统发生单相接地时,如 A相发生单相永久性接地, A相对地电位为零,B、C相对地电位分别上升至线电压,中性点位移为。因此,采用并联电阻6Ω则可以提供6kV/6Ω=1kA的接地电流。如此大的电流对于准确选线无疑有好处,但也导致一些其它的问题。如接地点流过很大的电流,电弧会烧毁其它电缆,引起火灾或相间故障。而电阻流过如此大的电流,发热也成为一个大问题,这给电阻的制造带来困难,使造价上升;同时,如此大的接地电流会影响通信线路及其它设备的运行,甚至会对人员安全造成危害。因此,考虑以上诸多因素,结合南湖变电站的实际情况,选用132Ω的电阻,此时提供的接地电流为。这样既能保证选线装置准确选线,又不会有太大的接地电流。

110kV南湖变电站电容电流正常运行时约为100A,脱谐度约为10%,还有10A的电容电流;单相接地后,投入电阻,阻性电流为45.5A,则故障电流可计算得。由此可知采用中性点经消弧线圈加并联电阻的方式接地的系统,既能准确判断故障线路,又不会有很大的故障电流。

(4) XHK―II型成套装置接地选线单元的保护措施:

因单相接地时投入并联电阻,使电阻、故障点流过了很大的接地电流,对装置的准确选线有好处,但同时也使电阻迅速升温,所以在并联电阻箱中也安装一些保护措施。

投入电阻后,0.9秒内完成数据采集,程序控制断开电阻;

1秒时间继电器动作自动断开电阻;

动作间隔时间闭锁。在控制回路中设定5分钟内不论发生几次单相接地,并联电阻只投入一次,以防止电阻的频繁投入以致高温烧坏电阻,同时也减少投切电阻对电网产生的影响;

温度继电器过限断开。在控制回路中设置温度控制器监视电阻的环境温度,一旦超过设定的180℃时,则认为电阻温度过高,不能在投入。所以断开真空开关投切回路,使其不能再合上,以保护电阻。

4、安装时发现的问题:

在安装调试过程中发现,一旦真空开关拒跳时,无任何控制回路去切除电阻,在故障线路切除前,电阻一直通过很大的接地电流,使电阻迅速升温以致烧坏,而此时却无任何报警信号上传至中心站监控系统。因此,需要重新设计接地装置的控制回路,使其在真空开关拒跳时能有防护措施跳开电阻并有相关报警信号上传中心站。经与厂家一起对该套装置控制回路研究后,决定采用开关的位置节点与时间继电器配合去跳本侧接地变开关的方案。其方案控制回路图如下:

图4 开关拒跳保护回路图

如图所示,K4为真空接触器,K4-1为其位置节点;SK3为定时3秒的时间继电器;K3为中间继电器,YB为压板。时间继电器时间设定要超过电阻投入时间一秒及继电器动作时间,因此可设定为3秒。真空开关合上后,K4-1节点闭合,3秒后节点仍然闭合则认为是真空开关发生机械故障拒跳,那么此时时间继电器SK3动作,通过中间继电器节点去跳本侧接地变,此正常时再将报警信号上传中心站。由于故障被迅速发现,检修人员可以尽快修复故障,恢复接地变正常运行方式。

5、结束语:

篇7

一、列表对比,理解概念,把握规律

学习了多个电学物理量后,不少学生感到概念内涵不易准确理解,有的容易混淆。因此在教学过程中,教师应引导学生对有关的概念或规律进行对比分析,找出它们的共性、区别,以及相互间的联系,这样教学效果会要好得多。

本文以下表为例,以便学生对比分析。从上表可以看出这些物理量的概念、字母、单位、测量方法和仪表,结合该表的制作,学生多看、多记,定能准确理解相关的概念和规律。同样地可以用列表的方法寻找其他物理量间的关系或规律,如串联电路和并联电路的电流、电压、电阻的关系。初中物理电学部分容易混淆的物理量是:电功(电能)和电功率,它们的单位分别是千瓦时和千瓦,同学们应好好地对比分析,把握好它们区别和联系。影响因素较多的物理量是导体的电阻,影响电阻的内在因素有材料、长度、横截面积、外因有温度,且应注意导体的电阻是导体的一种属性。

二、弄清结构,把握变化,灵活解题

简单的电路则电源、电阻(用电器)及导线连接起来的,但实际电路复杂得多,如何运用所学的知识进行分析计算,不少学生都觉得难度较大。教学实践表明要求学生懂得电路结构,知道各电路元件的作用,是懂得分析计算的前提,如电路中开关的接通、断开对电路中各元件的电流、电压如何变化,这是学生必须弄清的。为此,需让学生理解串联电路和并联电路的性质和特点(引导学生列表分析,效果较好,篇幅所限,在此不再细述)。串联电路的特点:只有一个回路,电路是只要一处断开,整个电路就没有电流通过;电路中各处的电流处处相等;电路中电源电压等于各用电器上的电压之和。并联电路的特点:有两个以上的回路,其中一个回路断开,另一个回路仍能正常工作;干路上的电流等于各分路的电流之和;并联回路的电压相等。学生在能较好地把握串并电路的性质特点的基础上,灵活运用欧姆定律,及电功、电功率、电热公式就能对电路进行分析计算。

三、精心选题,步步深入,提高能力

篇8

具体分析如下:

一、判定总电阻变化情况的规律

(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。

(2)若电键的接通或断开使串联的用电器增多时,总电阻增大;若电键的接通或断开使并联的用电器增多时,总电阻减小。

(3)在图1中所示分压电路中,滑动变阻器可以视为由两段电阻构成,其中一段与用电器并联(以下简称并联段),另一段与并联部分相串联(以下简称串联段)。设滑动变阻器的总阻值为R,灯泡的电阻为R灯,与灯泡并联的那一段电阻为R

并,则分压器的总电阻为:R总=R-R并

由上式可以看出,当R并减小时,R总增大;当R并增大时,R总减小。由此可以得出结论:分压器总电阻的变化情况,与并联段电阻的变化情况相反,与串联段电阻的变化情况相同。

(4)在图2中所示并联电路中,滑动变阻器可以看作由两段电阻构成,其中一段与R1串联,另一段与R2串联,则并

联总电阻R总= 。

①如果存在两支路电阻对称的情况,当两支路电阻相等时,阻值最大,当R1+RAC=R2+RBC时乘积最大,R总最大,则滑动变阻器从一端滑到另一端时,电阻先增大后减小。

②如果两支路不存在电阻对称,则阻值是单调变化的,如R1+RAB?R2,则触头从A到B滑动时,电阻一直是增大的

二、根据全电路欧姆定律,分析总电流的变化情况和路端电压的变化情况。因此电源的电动势E和内电阻r是定值,所以,当外电阻R增大(或减小)时,由I= 可知电流减小(或增大),由U=E-Ir可知路端电压随之增大(或减小)。

三、根据串、并联电路的特点和局部电路与整个电路的关系,分析各部分电路中的电流强度I、电压U和电功率P的变化情况。一般来说,应该先分析定值电阻上I、U、P的变化情况,后分析变化电阻上的I、U、P的变化情况。

例1.如图1所示,当可变电阻R0的滑动片向右移动时,下列判断正确的是:

A.电压表的读数变小

B.电流表的读数变小

C.电压表的读数增大

D.电流表的读数增大

分析与解:由图可知,当滑动片P向右移动时,R0变大,使整个外电路的电阻R变大,根据闭合电路欧姆定律I=E/(R+r)可知电路总电流I减小,路端电压U=EIr增大,则电压表的读数变大,选项C正确.根据串联电路的特点,R2两端的电压U2=U-IR1,因U、I,则U2,通过电阻R2的电流I2=U/ R2变大.根据并联电路的特点,通过R0的电流I0=II2,因I、I2,则I0,电流表的读数变小,选项B正确.故本题的正确选项为B、C.

点评:电路动态分析的基本思路是:“部分整体部分”,即从某个电阻的变化入手,由串并联规律先判断外电路总电阻的变化情况,然后由闭合电路欧姆定律判断总电流和路端电压的变化情况,最后由部分电路的欧姆定律判断各支路的电流、电压变化情况.

例题2、如图所示,当滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时,电路中各电表示数如何变化?(电表内阻对电路的影响不计)

解析:滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时,外电路电阻增大,由得总电流(I1)减小,电源内部降压减小,由 U=E-得路端电压U4增加,由U1=IR1得电阻R1电压U1减小,由U2=U4-U1得AB间电压U2增加,再由 得R2支路电流I2增加,最后由I3=I1-I2得滑动变阻器中电流I3减小。

路端电压随外电阻变化的根本原因是由于电源有内阻,若电源的内阻r=0,这样的理想电源,它的路端电压不随外电阻的变化而变化,初中讨论的都是这样的电源。但是实际中(高中阶段)的电源都有内阻,正是由于r≠0,才导致了路端电压随外电阻的变化而变化。

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关键词:RLC并联电路;相量图;并联谐振电路;谐振条件;谐振频率

【中图分类号】G642.4

实际电路中多是感性电路,为了提高电源利用率,可以采用并联电容的方法,构成RLC并联电路,减小了电压电流相位角,提高功率因数。在电感和电容并联的电路中,如果电路中的端电压与总电流同相位,相位角减小到零,电路发生谐振,称并联谐振。并联谐振在电工电子技术中有着广泛的应用,同时也是相关专业后续课的重要内容。电工基础教材里,提高功率因数、并联谐振只给了结论,同学简单的硬性记忆,不知所以然。许多书利用复数阻抗理论推导,对中职学生来说,理解不了。利用画相量图,结合基本的高中数学知识分析,同学很容易理解功率因数怎么提高的以及并联谐振的知识。简单、直观,学生容易听懂。

一、相量图

相量图就是用带箭头的线段,表示正弦交流电的电流电压等同频率正弦量的数量及相位关系画出几何图形。相量图将抽象的题意转化为形象的几何图形,与简单的几何运算联系起来,大大简化了解题难度。

二、RLC并联电路及电路电压相位关系

1. RLC并联电路

2.RLC并联电路中各电流电压的相位关系

从图2相量图中可以看出,并联电容后电流、电压之间的相位角从φRL减小到φ ,功率因数提高了。选择合适的电容,就可把感性电路的功率因数提高到95%以上。提高电源利用率,节约能源。

三、并联谐振电路

如果电感线圈与电容器并联,线圈总有一定电阻,它和电容并联,构成RLC并联电路。如RLC并联电路符合某条件,电压、电流之间的相位角减小到零,即电压电流同相位。此时电路发生谐振,简称并联谐振。

1 并联谐振

电路发生谐振,即电流电压同相

电流电压同相,从式子③可以看出IC=IRLsinφRL即(sinφRL-IC)2相为0

从相量图2可以看出,相位角φ为零

则谐振时的相量图为

图3

φ=0即总电流与电压同相,简称并联谐振,并联谐振时,电容支路电流完全抵消了RL串联支路的电流的无功分量,电路的总电流为RL串联支路的电流的有功分量。

2 并联谐振条件

谐振时 IRLsinφRL=IC

由IRL= ·sinφRL=

IC=U/XC

即 · =U/XC

一般电感线圈的电阻总是很小,RL支路中R

所以XL≈XC

谐振条件:当XL≈XC时,RLC并联电路发生谐振。

3 谐振频率

当XL=XC时,电路发生谐振即 2πfl=

近似f=

4 等效电阻

电路谐振时,电源端电压总电流同相位,电路成阻性,整个电路等效为一个电阻|R0

R0=|Z|=U/I

由相量图3 I=IRL·cosφ

cosφ=

IRL=

得:I= ·

得:R= 式4

一般电感线圈的电阻总是很小的,所以,从式4可以看出,当电阻看成接近0时,z趋近于无穷大,电路相当于开路。并联谐振时电路呈现一个高阻状态。这样,我们就能在高内阻电源情况下,用并联谐振达到选择信号的目的。

5 电流

从相量图3可以看出,并联谐振时电容完全抵消了RL串联支路的电流的无功分量,电路的总电流为RL 支路电流的有功分量。因此,当电源电压和电路参数一定时,电路总电流的数值最小。

相量图3 可以看出 各支路电流与总电流的关系为

IRL= ·I= ·I 式5

IC= ·I 式6

当XLR时,RL串联支路的电流 和电容支路的电流将远大于总电流。因此并联谐振也称电流谐振,无线电工程中往往用来选择信号和消除干扰。

四、结束语

教学过程中,由于中职院校突出技能训练,理论课课时被压缩,短时间内把理论给学生讲明白。加上中职学生的特点,对电工基础的基本概念、定理、定律掌握有一定难度。所以在单相、三相交流电的教学过程中,相量图的定性分析,在提高学生理解问题能力上,就显得尤为重要。通过实践,我们教会学生正确的相量图的图解分析法,大大提高了学生的分析问题接军问题的能力。求解问题更方便、快捷、直观,避免繁琐的计算,很大程度上降低了解题计算的复杂程度。能帮助学生深刻理解交流电路内部的各种关系和定律。

参考文献

[1] 徐玉恒 《电工原理》 中国铁道出版社 1983

[2]李翰芤 《电路分析基础》 高等教育出版社 1993

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实验

1)样品:实验选用面积为156mm×156mm,晶向为<100>的p型单晶硅片作为实验样品,其电导率为0.5Ω•cm~2.0Ω•cm,原始硅片厚度约200μm。实验样品共分为11组,每组样品20片。2)实验步骤:实验步骤如下:清洗制绒→扩散制结→刻蚀→去磷硅玻璃→镀减反射膜→印刷→高温烧结→测试统计平均数据→调节烧结工艺→分析结论。(1)清洗制绒,采用低浓度的碱溶液腐蚀制备绒面,降低硅片的反射率。(2)扩散制结,使用液态POCl3作为磷源在高温下扩散形成p-n结,使用semilab公司的方阻测试仪SHR-1000测试方阻,控制方阻范围53Ω/~57Ω/。(3)采用CF4和O2的等离子体进行硅片边缘刻蚀。(4)用适当的浓度的HF酸去除附着的磷硅玻璃。(5)采用常规的工艺在硅片表面淀积一层SiNx:H减反射膜,使用semilab公司的LE-100PV椭偏仪测量薄膜的厚度以及折射率,显示为膜厚75nm,折射率为2.01。(6)印刷和烧结:用Baccini丝网印刷机对硅片进行电极印刷,并用Despatch烧结炉以20片为一组,根据烧结结果对烧结炉进行反复调节。这里主用采取控制变量法,先控制烧结炉1区~8区温度不变,调节烧结炉的9区得到一个相对好的烧结点,然后控制1区~7区以及9区温度不变,调节8区温度,以获得最佳匹配温度。其中1区~7区在整个实验过程中未进行调节,为常见的陡坡式烧结曲线,其温度设置见表1(略)。(7)保持8区温度不变,设为820℃,调节9区温度得到的结果见表2。(8)保持9区温度不变,设为925℃,调节8区温度得到表格3的结果。

数据及分析

实验的数据结果是由pss10太阳能光伏模拟器测试得出,以20片的平均数据为参考,避免了单片的波动性造成的数据失真。对比表2和表3的烧结数据,我们不难发现Uoc、Isc、Rs、Rsh、FF和η在不同的烧结温度下,都有了改变。尤其是Rs、Rsh、FF以及η变化比较明显。实验过程中,我们控制其余8个区域,分别向过烧以及欠烧的方向调节,以期找到最为合适的烧结点。为方便数据的分析,我们将烧结的数据调整为温度逐渐升高的过程。分析九区的烧结数据,如图1所示(略),我们发现随温度的持续升高,电池背场烧结的更充分,电池的串联电阻持续得到改善,填充因子增大,效率提高。继续升高温度,除了串联电阻有了较大的下降以及填充因子有所上升外,其他的参数都变得更差,继续调高温度,电池的各项参都变得恶化。而串联电阻在第5组温度下得以改善,很有可能是温度较高,正面银电极部分烧穿,导致的串阻大幅度下降。而填充因子可以看成是串联电阻的函数,如公式所示。FFUUU=R++ocococsln(.)()07211式中:FF为填充因子;Uoc为开路电压;Rs为串联电阻。由公式,当串联电阻有较大下降时,FF有一个改善的过程。分析以上的烧结过程,当8区温度保持不变时,第4组数据烧结工艺温度设置是最为理想的。与最初的烧结工艺相比,效率提高了0.28%。得到了9区的最佳烧结点后,我们控制9区温度保持不变,对8区进行调节,如图2所示。同样可以看到在8区温度持续升高的过程中,电池各项参数有一个持续改善,得到最佳烧结点,再到一个持续恶化的过程。通过对接触电阻的测量分析,如图3所示,我们也不难发现,接触电阻在电池片未烧透的情况下,接触电阻较高,随着烧结情况的改善,接触电阻有着明显的下降,随着温度过高,电池片有被过烧的倾向时,接触电阻又开始增大。在p-n结特性良好的情况下,接触电阻越小,电池片的各项参数都相对比较好。尤其是测试效率,得到了很好的改善。经过反复调试,得到最佳的烧结温度见表4(略)。在此烧结温度下,我们又进行了多次试验,获得了较好的重复性。而在此温度下,效率相对于初始的烧结工艺有了0.51%的改善。这说明以上的分析是正确的。

结论